Alle vet at en asteroidestreik utslettet dinosaurene, ikke sant? Masse bevis viser at Chicxulub-innvirkningshendelsen hadde forferdelige konsekvenser for dinosaurene. Men bildet er litt mer komplisert enn det. Ekstrem vulkansk aktivitet kan ha bidratt til utryddelsen.
På slutten av krittiden, for rundt 66 millioner år siden, ble dinosaurene utryddet. Og ikke bare dinosaurene; omtrent 75% av alle planter og dyr ble utdødd. Avian dinosaurer overlevde.
Samtidig smalt en massiv asteroide eller komet på jordas Yucatan-halvøy, i dagens Mexico. Det ble kalt Chicxulub-påvirkningsbegivenheten, og det overskyet atmosfæren med vanndamp og med spesielt langvarig støv, på grunn av strukturen og bergartstypen på støtstedet.
Det har vært lett å konkludere med at Chicxulub forårsaket utryddelsen. Det er mange bevis utover selve påvirkningsstedet.
Først av alt kalles selve utryddelsen kritt-Paleogene-utryddelse (K-Pg-utryddelse), fordi den markerte slutten på krittiden og begynnelsen av Paleogene-perioden. (Det kalles også kritt-tertiær utryddelse (K-T-utryddelse.)
Den geologiske posten inneholder et sedimentlag fra 66 millioner år siden kalt K-Pg-grensen. K-Pg-grensen er til stede i både marine og landlige bergarter rundt om i verden. Den inneholder mye av metall-iridium, som er sjelden på jorden, men rikelig med asteroider. Konklusjonen er at Chicxulub-påvirkningen spredte iridium ut i atmosfæren globalt, og at den nå er bevart i jordens geologi, en slags røykpistol for innvirkningshendelsen.
Men det er økende bevis på at vulkanutbrudd bidro til masseutryddelsen for 66 millioner år siden, og at bevisene kommer fra en bergformasjon kalt Deccan Traps. En ny studie styrker koblingen mellom K-Pg-utryddelse og den vulkanske aktiviteten som forårsaket Deccan Traps.
Deccan Traps er en region i India kjent som en stor stollende provins. Det er en av de største vulkanske funksjonene på jorden. Fellene er flere lag basaltisk lava, og sammen er de mer enn 2 km tykke. Deccan Traps dekker et område på 500 000 km. kvadratmeter, selv om de på en gang dekket så mye som 1,5 millioner kvadratkilometer. (600 000 km²) Volumet på lavaen er 1 million kubikk km.
Navnet “Traps” kommer fra det svenske ordet “trappa” som betyr trapper. Det refererer til den trinnlignende strukturen i regionens landskap.
Det er mer med disse fellene enn rock. Mengden vulkansk aktivitet som kreves for å lage Deccan Traps ville ha forurenset atmosfæren med giftige gasser. Nå har to geovitenskapsmenn fra Princeton University trukket en sterkere kobling mellom Deccan Traps og K-Pg-utryddelsen med den første høyresoluttidslinjen for utbruddene som skapte Indias Deccan Traps. Forskningen deres vises i 22. februar-utgaven av Science.
De to forskerne er Blair Schoene og Gerta Keller, begge fra Princeton University. De ledet et internasjonalt team for denne studien, som prøvde å datere de forskjellige lagene i Deccan Traps mer presist enn noen gang før.
"Alle har hørt at dinosaurene døde av en asteroide som traff jorden," sa Schoene, en førsteamanuensis i geofag. "Det mange ikke er klar over, er at det har vært mange andre masseutryddelser de siste 500 millioner årene, og mange av dem faller sammen med store vulkanutbrudd" fra de massive vulkanene kjent som flombasalter eller store stollende provinser.
Dette er ikke første gang fellene har blitt implisert i K-Pg-utryddelsen. Men presisjonen i denne nye studien driver poenget hjem.
Innsatsen for å date geologiske formasjoner kalles geokronologi. Geokronologi bruker iboende trekk ved bergartene i seg selv for å finne sin alder, og stoler vanligvis på isotopforhold og radioaktivt forfall for å gjøre det.
Den mest kjente geokronologiteknikken, vanligvis kalt karbondating, bruker forfallsfrekvensen for radioaktivt karbon-14 for å finne fossile aldre. Men karbondatering fungerer bare for levende vev som er noen tusen år gammel, noe som gjør det nyttig for arkeologi, men ikke for 66 millioner år gammel basalt.
For bergarter fra rundt masseutryddelsestidspunktet har geovitenskapsmenn noen få valg av naturlig radioaktive materialer. Uranium-blygeokronologi gir svært presise aldre, men mineraler som inneholder uran forekommer sjelden i basalt, berget som utgjør de massive lavastrømmene ved Deccan Traps. Uranbærende zirkon er en annen metode for å datere eldgamle bergarter, men den er oftere funnet i eksplosive utbrudd fra vulkaner fra Mount St. Helens-typen, som har en mer silisiumrik kjemi.
Med disse dateringsrestriksjonene i bakhodet var teamet av forskere forsiktige med å forutsi suksess. De forventet aldri at deres første tur til Deccan Traps ville gi resultatene de gjorde.
"Jeg tror ikke at noen av oss forventet at vår første tur til Deccan Traps ville føre til den typen datasett som vi var i stand til å produsere," sa Mike Eddy fra Class of 2011, nå postdoktorisk forskningsassistent i geofag og en medforfatter på Vitenskap papir.
Men de hadde flaks.
I løpet av de første dagene ved Deccan Traps samlet forskerne prøver av det som kalles grovkornede basalter. Basalt er den vanligste typen vulkanberg på jorden. De lette etter prøver som inneholder uranholdige mineraler, fordi det radioaktive forfallet av uran er en målestokk for geokronologi. Først fant de ingen, fordi slike bergarter er sjeldne i formasjoner som Deccan Traps og mer vanlige i vulkansk aske.
Men etter noen dager fant de den typen silikarike bergarter de lette etter.
"I løpet av den første uken i India fant vi en askebed av høy silisiumoksid mellom to basaltstrømmer, og det fikk tannhjulene våre til å snu," sa Eddy. Forskerne visste at silisiumrik vulkansk aske lett kunne inneholde de bittesmå zirkonkrystallene som bevarer radioaktivt uran. "Det virkelige gjennombruddet kom en dag eller to senere, da Blair innså at de fossile jordene også kan ha samlet denne typen ask i små mengder," sa Eddy.
Så teamet endret fokus. I stedet søkte de etter askeforekomstene mellom basaltstrømmene, og lette etter det radioaktive uranet inne i zirkonen, som var inne i asken. Uranet gjør zirkonen, og derav askelagene, enkel å date. Ved å datere askelagene over og under en lavastrøm, kunne de mer nøyaktig datere selve lavaen, og datoen for utbruddet.
Teamet tilbrakte tre feltsesonger i Deccan-provinsen, og sendte prøver fra 141 steder tilbake til laboratoriet på Princeton. 24 av prøvene holdt det teamet trengte: uranbærende zirkonkrystaller. Analyse av prøvene viste at Deccan Traps ble opprettet av fire distinkte utbruddspulser. Og hver av disse pulser stavet undergang for dinosaurene, og for de fleste av de andre livsformene på jorden den gangen.
Hver gang en vulkan bryter ut, endrer den atmosfæren. Enorme mengder svovel og karbondioksid blir spydd ut i atmosfæren fra deres langsiktige sekvestrering inne i bergartene. Svovelen har en kortsiktig kjøleeffekt på atmosfæren, mens karbondioksidet har en langsiktig oppvarmingseffekt. De to kombinert kan føre til ville klimaendringer.
"Disse kan føre til klimasvingninger mellom varme og kalde perioder som gjør det virkelig vanskelig for livet på jorden," sa Schoene. Men for å vite tydeligere hvordan disse utbruddene ville ha påvirket livet på jorden, måtte de få timingen riktig. En massemengde CO2 vil ha en veldig annen effekt hvis den injiseres i atmosfæren om hundre år enn om det tok en million år å bli injisert.
Av de fire utbruddspulser som forskerne identifiserte, fant to av dem sted før masseutryddelsene. Den andre av de to begynte bare titusenvis av år før Chicxulub-påvirkningen, som er nesten på samme øyeblikk i geologiske termer. "De to første pulsen ... tilsvarer en periode hvor klimaet svingte fra kaldt til varmt til kaldt igjen, og mange forskere mener at dette indikerte en første forstyrrelse av klimaet som kan ha bidratt til massedrykkingshendelsen," sa Schoene. "Våre data viser at kanskje den andre pulsen kunne ha spilt en viktig rolle i selve utryddelsen fordi den skjedde rett før den."
"Deccan vulkanisme er den mest sannsynlige årsaken til din masse utryddelse av dinosaurer," sa Gerta Keller. "Chicxulub-påvirkningen kan ha bidratt til deres bortgang, selv om tidspunktet for og miljømessige effekter av denne påvirkningen fortsatt er å bestemme.
En annen nylig studie publisert i samme utgave av Science brukte en annen metode til å datere Deccan Traps og kom med forskjellige datoer. Denne studien konkluderte med at det ikke var fire forskjellige vulkanpulser som Princeton-studien identifiserte, og at mer enn 90% av Deccan Traps-volumet brøt ut på mindre enn 1 million år. Den konkluderte også med at omtrent 75% av det skjedde etter K-Pg-utryddelsen, og at klimaendringene på slutten av kritt ble sammenfallende med de minste faser av utbrudd ved Deccan-fellene. I så fall kunne ikke Deccan Trap-vulkanismen ha forårsaket utryddelsen.
Andre forskere, som er klar over arten av virkningen versus vulkandebatt som denne studien er en del av, er mer forsiktige i konklusjonene sine.
"Generelt sett synes jeg denne artikkelen er viktig og interessant," sa Pincelli Hull, adjunkt i geologi og geofysikk ved Yale som ikke var involvert i denne forskningen og som har argumentert mot vulkans rolle i masseutryddelsen. "Oppgaven er et stort fremskritt når det gjelder timing av utbruddene i [Deccan Traps], men hvordan det har sammenheng med tidspunktet for utgassing er fortsatt et stort spørsmål som må løses for å finne ut nøyaktig hva de relevante rollene til vulkanisme og innvirkning var."
Det er sjelden at en studie i en lang rekke studier legger en vitenskapelig debatt til sengs, og denne er ikke annerledes. Vitenskapen utvikler seg etter hvert som forskere blir flinkere til å måle ting og tenke på dem. Dette blir ikke slutten på debatten.
Det kan være at det tok en-to-trøkk for å forårsake K-Pg-utryddelse. Dinosaurene kan ha blitt slått ned av Chicxulub-påvirkningen og på vei opp igjen, for så å bli slått ned for godt av vulkaner. Eller det kan være enda mer sammensatt enn det.
En studie fra 2016 viser at dinosaurartene allerede var utryddet millioner av år før K-Pg-utryddelsen, og at nye arter ikke så ut til å erstatte dem. Samtidig ble pattedyrarter mer varierte og kanskje bedre posisjonert til å tilpasse seg endringene forårsaket av vulkansk aktivitet og Chicxulub-påvirkningen. Kanskje evolusjonsmessig hadde dinosaurene gått, og virkningen og vulkanene var bare utropstegn.
Og kanskje vet vi aldri det med sikkerhet.
Kilder:
- Pressemelding: Drepte vulkaner dinosaurene? Nye bevis peker på ‘kanskje.
- Forskningsoppgave: U-Pb-begrensninger for pulserende utbrudd av Deccan-fellene over den endelige kritt-masseutryddelsen
- Forskningsartikkel: Det erptive tempoet i Deccan-vulkanismen i forhold til krittpaleogengrensen
- Forskningsartikkel: Dinosaurer er i tilbakegang titusenvis av millioner år før deres endelige utryddelse
